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Sensores de temperatura de folha
A temperatura foliar (TLeaf) é um bom indicador do coeficiente de estresse hídrico da planta, pois a temperatura está diretamente relacionada à água disponível para ela. Quando a disponibilidade de água é limitada, alguns estômatos foliares se fecham e, como resultado, a temperatura das folhas é maior que a temperatura do ar. Por outro lado, quando todos os estômatos estão abertos, pois a disponibilidade de água é adequada, observa-se que a temperatura da folha é menor que a do ar. O que nos interessa medir, como podemos ver, é a diferença entre a temperatura do ambiente e a da folha, a temperatura diferencial (DTfolha-ar), que em boas condições costuma ser estável, de 1 a 4ºC , dependendo da cultura, e a da folha é igual ou aumenta em relação à do ambiente quando há estresse hídrico, podendo chegar até 5ºC mais quente que a do ambiente. Por outro lado, a temperatura afeta a fotossíntese, as atividades fisiológicas das plantas, portanto, afetará a taxa de crescimento.
← Fig: Exemplo da forte correlação entre a temperatura diferencial DTfolha-ar (eixo X) e o potencial hídrico foliar (eixo Y) em amêndoas (Fonte da imagem: Gonzalez-Dugo et al, 2012). Portanto, o sensor de temperatura da folha ou do dossel pode ser usado para medir o estado da água das plantas
Fig: Exemplo de como a temperatura do dossel/folha está relacionada à temperatura do ar ambiente em um ciclo de 24 horas. A temperatura do dossel aumenta e diminui ao longo do dia com a temperatura do ar ambiente. Um dossel saudável, com acesso à umidade do solo abundante, terá uma alta taxa de transpiração que atua como um efeito de resfriamento. Uma planta saudável e bem irrigada apresentará uma grande diferença de temperatura em relação à temperatura do ar ambiente. Isso também é conhecido como diferença de temperatura folha-ar ou dossel-ar (também comumente expressa como DTleaf-to-air, “Leaf to Air Temperature Difference” o DTcanopy-to-air , “Canopy to Air Temperature Difference”) →
Existem diferentes sensores que permitem a medição contínua da temperatura em tempo real e devem ser escolhidos adequadamente para as características da planta e requisitos de medição. Podemos classificá-los em sensores que medem por contato (resistência, termopares) e sensores sem contato com as folhas (termômetros infravermelhos, câmeras térmicas infravermelhas).
As vantagens desses sensores que nos ajudam a obter o estado hídrico da planta a partir da medição da temperatura foliar, devido à forte correlação existente, é seu baixo custo, baixa manutenção e fácil de instalar. É uma alternativa para medir o potencial hídrico da folha.
A temperatura do dossel de uma planta fornece informações vitais sobre o estresse hídrico e a saúde das plantas.
Sensor Tleaf por contato
O sensor entra em contato com a folha, e assume-se que a temperatura medida pelo sensor é a da folha, por isso são projetados com uma inércia térmica muito pequena. Além disso, eles não devem afetar a radiação ou a troca gasosa da folha, e por isso são projetados muito finos em relação ao tamanho da folha. Os valores normalmente medidos por esses sensores incluem a temperatura absoluta da superfície da folha (Tleaf), a temperatura do ar ambiente ao redor da folha (Tair) e a diferença de temperatura entre a folha e o ar ambiente (ΔTleaf). -ar).
Resistência: Baseiam-se na variação conhecida da resistência com a temperatura de um condutor (PT100, PT1000, etc.) ou de um semicondutor (Termistores). Normalmente são utilizados termistores NTC, pois são precisos na faixa de temperatura da folha, e o equipamento geralmente possui dois termistores, um para medir o Tleaf e outro para o Tair.
← Fig: Sensor de temperatura da folha de contato de fácil instalação, usando um clipe. Eles são projetados para serem pequenos em tamanho e não perturbar a temperatura natural da folha. O termistor geralmente é colocado na parte inferior da folha, onde se equilibra com a temperatura da folha e sua precisão costuma ser alta, da ordem de 0,1ºC
Do termopar
Eles se baseiam na colocação de uma cadeia de termopares, alguns em contato com a superfície da folha e outros com o ar ambiente, fazendo medições contínuas das diferenças de temperatura entre a superfície da folha folha e ar ambiente, proporcionando assim uma diferença de temperatura média por ter vários pontos de medição. Um termistor adicional mede a temperatura absoluta do ar ambiente ao redor das folhas (Tair). A temperatura absoluta Tleaf pode ser deduzida dos dois valores medidos.
← Fig: Sensor de temperatura de contato composto por uma cadeia de termopares. Sensor extremamente leve para folhas largas, fácil de instalar com um clipe. Este sensor mede a temperatura diferencial do ambiente-folha por contato. Eles são projetados para serem pequenos em tamanho e não perturbar a temperatura natural da folha. A saída do sensor é mV.
Seu design produz uma carga mínima na planta, pois pesa cerca de dois gramas e também são resistentes ao vento, chuva e altamente precisos na medição de temperatura diferencial, por isso são amplamente utilizados. A saída da termopilha é mV, e a do termistor é uma saída analógica entre 0 V e a tensão de alimentação, para que possam ser registradas na maioria dos nós eletrônicos do mercado.
- Medição direta, contínua e precisa de Tleaf, Tair e ΔTleaf-to-air
- Fácil instalação
- Estabilidade contra condições ambientais adversas
- Baixo consumo para aplicativos IoT
Sensor Tleaf sem contato
Se as folhas tiverem movimento diurno (“diário”), elas podem impedir que os sensores mantenham o contato constante necessário para uma medição TLeaf precisa. Além disso, o número de estômatos usados pelas folhas para transpiração e absorção de CO2 pode diferir na abertura de uma posição na folha para outra, causando pequenas variações locais na TLeaf e, portanto, exigindo muitos sensores de contato para medir com precisão a temperatura da superfície da folha. Nesses casos, sensores sem contato devem ser usados.
Por outro lado, são menos invasivos e muito confiáveis, sobretudo porque não influenciam o alvo.
Infravermelho
Das que medem à distância, os termômetros infravermelhos são os mais comuns devido ao seu preço mais baixo e porque podem medir uma grande área das copas das folhas ou das plantas , com precisão e confiabilidade. Estes baseiam-se na detecção da radiação infravermelha emitida que, como se sabe, está relacionada com a temperatura. Eles também medem a temperatura ambiente.
← Fig: Sensores infravermelhos TLEAF. A ótica do instrumento coleta a amostra de radiação infravermelha da folha a ser medida (ou da copa da árvore), focaliza-a no pequeno sensor de radiação infravermelha interior que a converte em um sinal elétrico proporcional à radiação infravermelha incidente (assim tanto da temperatura do objeto).
Deve-se ter um cuidado especial ao instalar esses sensores, é o mais complicado, por vários motivos: Muitos não estão preparados para uso externo, portanto devem ser protegidos para evitar danos em nele, a distância até a planta é importante porque o sensor mede a temperatura média de todos os objetos no campo de visão do sensor, a temperatura ambiente e a absorção atmosférica os afetam em sua medição, etc…
Por câmeras térmicas infravermelhas
São sensores semelhantes às câmeras digitais que usamos para tirar fotos ou vídeos, a diferença é que esses sensores, em vez de capturar a luz visível que os humanos veem, podem capturar a luz infravermelha que os humanos não veem e processam para obter informações sobre a temperatura de um objeto. Isso é possível, graças ao fato de que todo objeto que possui calor emite luz infravermelha (Lei de Stefan-Boltzmann).
As câmeras térmicas não apenas coletam dados de temperatura, obtêm imagens térmicas e visuais em tempo real, mas sua análise tem um alto custo de software.
O recebimento regular de imagens da safra, de forma automática e sem intervenção humana, em uma plataforma web personalizada, permite o monitoramento contínuo do desenvolvimento da safra, acompanhamento de incidentes e estimativa de produção
Modelos de negócios
- Sensor de temperatura da lâmina
- Sensor de temperatura da folha